專利名稱：半導體光接收器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體光接收器件及半導體光接收器件的制造方法，該器件能夠接收包括長波段和短波段的光束。
背景技術：
用于光纖通信(下文稱作″光通信″)的半導體光接收器件是一種將通過光纖傳輸?shù)墓庑盘栟D換為電信號的器件。在通過主線的長距離傳輸中，目前使用長波長波段光束，例如1.55微米波段或1.3微米波段。
在光通信中，把包括1.55或1.3微米波段的1微米級波段劃分為長波長，而把從0.8～0.9微米的0.8微米級波段劃分為短波長。
為方便起見，采用與光通信中采用的分類幾乎相同的方式，根據(jù)約0.9微米的分類標準(邊界線)對波長進行分類。
這種半導體光接收器件采用InGaAs/InP基材料。InGaAs/InP基材料適用于長波長波段光束。
美國專利No.6,521,968中公開了一種InGaAs/InP半導體光接收器件。該器件具有在n型InP襯底上形成的n型InP緩沖層、在緩沖層上形成的InGaAs光吸收層，以及在光吸收層上形成的n型InP覆蓋層(cap layer)的層疊結構。在制造中，這些層以上述順序層疊在n型InP襯底上。通過將p型摻雜物(例如Zn)有選擇地擴散到n型InP覆蓋層的光接收部分的區(qū)域中形成p型層。在n型InP覆蓋層上形成例如SiN的保護層。在p型層上形成例如SiN的防止光反射層。
在p型層的周邊區(qū)域形成環(huán)狀電極。在n型InP襯底的下表面上形成另一個電極。
在半導體光接收器件中，當在InGaAs光吸收層和p型層的pn結上施加反向偏壓時，入射光信號在耗盡層被吸收。結果是，在耗盡層中產生電子和空穴，這樣，通過電場引起的電子和空穴漂移來探測光電流。n型InP覆蓋層的帶隙比InGaAs光吸收層的帶隙更大。這是為了防止在耗盡層產生的少數(shù)載流子與光電流的分攤比(contributoryrate)由于受到少數(shù)載流子重組的影響而降低。n型InP覆蓋層的一部分轉變?yōu)閜型以形成p型層。
因此，半導體光接收器件采用具有由InP的帶隙限定的比約0.92微米更長的波長和由InGaAs的帶隙限定的比約1.67微米更短的波長的光束工作。實際上半導體光接收器件具有相對1.0～1.6微米波長范圍的光束的靈敏度，這樣，該器件具有的特性足夠覆蓋用于長距離傳輸?shù)某Ｒ?guī)光通信中的波長。近年來，對傳輸大量信息，例如圖片圖像的需求日益增長。
能夠從幾百米至幾千米長距離傳輸信息的高速網(wǎng)絡是標準化的。長距離傳輸基于用于主線系統(tǒng)的光通信技術，并且采用長波長，例如1.55或1.3微米波段。短距離傳輸采用0.85微米波段的短波長。
為了推廣光通信網(wǎng)絡，要求半導體光接收器件不但可以接收長波長波段光束而且可以接收短波長波段光束，并且形成在殼體內。此外，存在一個問題由于其相對短波長波段光束的靈敏度受限于對應于在光入射側表面形成的p型InP層(窗口層)的帶隙的0.92微米波長，所以這種InGaAs/InP半導體光接收器件很難接收0.85微米波段的短波長光束。
為了避免這種問題，在日本專利公開(kokai)No.2231775中提出了一種半導體光接收元件。該元件具有厚度小于0.1微米的InP覆蓋層，這樣，在實際應用中光束可以通過InP覆蓋層傳輸，盡管部分入射光束(例如0.7～0.8微米波段)被InP覆蓋層吸收。但是，當偏置電壓超過5V時，半導體光接收元件存在暗電流量增加的問題。
在日本專利No.2860695中提出了另一種半導體光接收元件。在該元件的制造中，在InP覆蓋層內摻雜了非常少量的Al(鋁)，以便擴大覆蓋層的帶隙。因而，減小了覆蓋層的光吸收系數(shù)，并且降低了入射光的吸收，從而增加了元件的接收光靈敏度。盡管接收光靈敏度趨于增加，但仍存在接收光靈敏度不足的問題。
綜上所述，美國專利No.6,521,968的半導體光接收器件很難接收低于0.9微米的短波長波段光束。日本專利公開(kokai)No.2231775的半導體光接收元件存在暗電流增加的問題。此外，日本專利No.2,860,695的半導體光接收元件存在接收光靈敏度不足的問題。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種半導體光接收器件，該器件包括一個半導體襯底；一個第一導電型的光吸收層，其在半導體襯底的半導體表面區(qū)域上形成，用來吸收包括第一波長波段的光束和包括具有比第一波長波段的波長更短的波長的第二波長波段的光束；一個第一導電類型覆蓋層，其形成于光吸收層之上；一個第二導電類型區(qū)域，其在覆蓋層上形成，用來傳輸包括第二波長波段的光束；和在半導體表面與覆蓋層和光吸收層相鄰的區(qū)域上形成的光收集層，該光收集層中的至少一部分表面具有帶曲率的凸起形狀，以將包括第二波長波段的光束傳輸和收集到光吸收層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造半導體光接收器件的制造方法，該方法包括在半導體襯底的半導體表面區(qū)域形成第一導電類型的光吸收層，該吸收層吸收包括第一波長波段的光束和包括具有比第一波長波段的波長更短的波長的第二波長波段的光束；在光吸收層上形成第一導電類型的覆蓋層；在半導體襯底表面與覆蓋層和光吸收層相鄰的區(qū)域上形成半導體層，用來傳輸包括第二波長波段的光束；通過將產生第二導電類型的雜質引入覆蓋層，在覆蓋層中形成第二導電類型區(qū)域；通過處理半導體層形成光收集層，在該光收集層的至少一部分表面中形成一個具有帶曲率的凸起形狀，以將包括第二波長波段的光束傳輸和收集到光吸收層。
附圖簡述

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的半導體光接收器件的第一實施例的橫截面示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的半導體光接收器件的第一實施例的更小比例的示意性的平面視圖；圖3A～3E示出依照根據(jù)本發(fā)明的半導體光接收器件的制造方法的第一實施例制造的半導體光接收器件的橫截面示意圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的半導體光接收器件第二實施例的橫截面示意圖。
發(fā)明詳述下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施例。
下面將參照附圖1和2說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的半導體光接收器件。圖1示出半導體光接收器件的橫截面示意圖。圖2以圖1約五分之一的比例示出半導體光接收器件的示意性平面視圖。圖1為沿圖2中的線A-A截取的放大截面圖。
在圖1中，半導體光接收器件1為InGaAs/InP基。一種載流子濃度為1-5E18/cm3并且厚度為2-3微米的n型InP緩沖層12完整地形成在作為半導體襯底11的n型InP襯底11的上主表面上。襯底11的載流子濃度為1-7E18/cm3。n型InP緩沖層12組成半導體襯底的半導體表面區(qū)域。載流子濃度為0.8-2E15/cm3并且厚度為約1微米的InGaAs光吸收層13有選擇地形成在緩沖層12的部分表面上。載流子濃度為1-5E15/cm3并且厚度為3微米的n型InP覆蓋層14形成在光吸收層13上。
通過將p型摻雜物，例如鋅(Zn)有選擇地擴散到n型InP覆蓋層14的區(qū)域中，形成載流子濃度為1-10E19/cm3的p型區(qū)域15，作為第二導電類型區(qū)域。p型區(qū)域15用作組成器件1的光接收部分的窗口層，以接收包括長波長波段的光束。第一防止光反射膜18(例如SiN)形成在p型層15上。保護層16(例如SiN)形成在n型InP覆蓋層14上。膜18厚度為0.2微米或者更小，并且膜16厚度為0.3微米。
在n型InP緩沖層12的部分表面上提供GaAlAs光收集層27，該光收集層27與InGaAs光吸收層13的側面以及n型InP覆蓋層14的狹窄部分14a相鄰放置并且與其接觸。GaAlAs光收集層27具有將包括短波長波段的入射光收集到InGaAs光吸收層13的有曲率的凸起形狀。防止光反射膜21(例如SiN)形成在GaAlAs光收集層27上。防止光反射膜21厚度為0.08-0.12微米。保護膜23形成在n型InP緩沖層12的表面暴露部分上。保護膜22由例如第二防止光反射膜21的材料形成。
如圖1和2所示，含有金(Au)作為主要成分的環(huán)狀電極19通過第一防止光反射膜的環(huán)狀開口18形成在p型層15表面的周邊區(qū)域。環(huán)狀電極19具有在保護膜16上延伸并連接到焊線的焊接區(qū)部分19a。另一個含有金(Au)作為主要成分的片狀電極20形成在與n型InP襯底11上主表面相對的下主表面上。在本實施例中，與第一防止光反射層18對應，光接收部分的直徑例如為30微米。環(huán)狀電極19的寬度例如為5微米，并且圍繞第一防止光反射膜18。第二防止光反射膜21在平面方向的寬度例如為5微米，設置在環(huán)狀電極19的外面。
與上述半導體光接收器件具有相同結構的半導體光接收器件的制造方法將在下文參照圖3A～3E進行說明。圖3A～3E示出根據(jù)該方法的半導體光接收器件的橫截面示意圖。
在圖3A中，載流子濃度為1-7E18/cm3的n型InP襯底11放置在MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)裝置上。通過MOCVD，在n型InP襯底11上生長載流子濃度為1-5E18/cm3并且厚度為2-3微米的n型InP緩沖層12。
通過MOCVD，在緩沖層12的部分表面有選擇地生長InGaAs光吸收層13。InGaAs光吸收層13的晶格與緩沖層12的晶格相匹配。InGaAs光吸收層13的載流子濃度為0.8-2E15/cm3并且厚度約為1微米。通過MOCVD，在光吸收層13上生長載流子濃度為1-5E15/cm3并且厚度為3微米的n型InP覆蓋層14。在這些步驟之后，從MOCVD裝置中取出n型InP襯底11。為了從圖3A中的器件的右側端延伸，在n型InP覆蓋層14的部分表面上形成光阻層31。光阻層31覆蓋包括將形成pn結和焊接區(qū)的表面。有選擇地清除n型InP覆蓋層14和InGaAs光吸收層到一個深度，該深度延伸到n型InP緩沖層12的表面。在用光阻層31作為掩模的情況下，層13和14采用干式蝕刻或用氯化氫(HCl)基液態(tài)化學制品濕式蝕刻的方法有選擇地清除。
在清除光阻層31之后，在整個表面上形成SiO2膜。在SiO2膜上形成光阻層掩模。利用光阻層掩模有選擇地清除SiO2膜。然后，清除光阻層掩模。如圖3B所示，從而在n型InP覆蓋層14的部分表面上形成從圖3A中的右側端延伸的SiO2掩模32，再次將n型InP襯底11放置在MOCVD裝置中。在n型InP緩沖層12表面的暴露部分有選擇地生長GaAlAs層26，該層26與n型InP覆蓋層14的表面基本上一致，并且與n型InP覆蓋層14和InGaAs光吸收層13的側表面接觸。從MOCVD裝置中取出n型InP襯底11。在此步驟之后，清除SiO2掩模32。
如圖3C所示，通過使用例如公知的CVD(化學汽相沉淀)方法，在n型InP覆蓋層14和GaAlAs層26上形成厚度為0.2微米的保護層16，例如SiN。在此步驟之后，在保護膜16的區(qū)域上形成開口。通過使用公知的熱擴散方法將作為p型摻雜的鋅(Zn)有選擇地擴散到n型InP覆蓋層14的表面來形成作為第二導電類型區(qū)域的p型區(qū)域15。實施該熱擴散，使得當pn結到達InGaAs光吸收層13時鋅(Zn)的擴散停止。
在此步驟之后，如圖3D所示，第一防止光反射膜18(例如SiN)沉積在p型層15和保護膜16上。膜18厚度為0.2微米。環(huán)狀開口18a形成在第一防止光反射層18上。形成具有用于采用垂直發(fā)射方法的圖案的光掩模，并且通過例如氣相沉積的方法，沉積出含有金(Au)作為主要成分的導電膜。此外，在清除光掩模的情況下，清除導電膜中不必要的部分，這樣，形成與p型層15接觸的環(huán)狀電極19。電極19以例如直徑約30微米的圍繞第一防止光反射膜18的周邊的環(huán)狀形狀形成。此外，形成電極19，該電極19具有作為環(huán)狀體的一部分在保護膜16上部區(qū)域之上延伸的焊接區(qū)部分19a。在此步驟之后，用化學機械拋光(CMP)拋光和清除n型InP襯底11背部表面，使得襯底11具有120～200微米的厚度和反射鏡表面。通過氣相沉積形成含有金(Au)作為主要成分的導電膜，并且進行熱處理，這樣，形成片狀電極20。通過這種熱處理，分別獲得電極19和20的電阻接觸。
光阻層33覆蓋例如保護膜16、第一防止光反射膜18和電極19的整個表面。在光阻33中形成一個開口，并且清除在GaAlAs層26上形成的從襯底11左側延伸到左邊距n型覆蓋層14左側5微米處的光阻層的部分。用光阻層33作為掩模，垂直于襯底11的表面依次清除在圖3D中用虛線示出的保護膜16和GaAlAs層26的部分。在此步驟之后，光阻層33作為一個整體被清除。如圖3E所示，在保護膜16、第一防止光反射膜18和電極19的整個表面上形成光阻層圖案34。用光阻層34作為掩模清除形成在GaAlAs層26上的保護膜16，這樣，暴露出GaAlAs層26。
用光阻層34作為掩模，通過采用硫磺酸基化學制品的各向同性蝕刻來蝕刻GaAlAs層26，從而形成具有凸透鏡狀部分的GaAlAs光收集層27。光收集層27具有曲面，該曲面具有凸起形狀和曲率，GaAlAs層26要蝕刻的部分越靠近GaAlAs層26的拐角處，其蝕刻速率變得越大。凸起形狀的曲率根據(jù)蝕刻條件變化。在圖3B中示出的步驟中，GaAlAs層26可以生長得更厚或更薄以獲得圖3E中示出的步驟中的GaAlAs層26的所需形狀。
在此步驟之后，如圖1所示，例如形成光阻層來覆蓋包括保護層16、第一防止光反射層18和電極19的區(qū)域。在整個表面上形成例如0.08～0.12微米厚的氮化硅(SiN)。在此步驟之后，清除光阻層和在光阻層上形成的SiN，從而完成如圖1所示的半導體光接收器件。剩余的SiN膜包括第二防止光反射層21和在n型InP緩沖層12上形成的保護層22。
根據(jù)上述實施例的半導體光接收器件具有可以分別接收通過p型區(qū)域1 5的包括長波長波段的光束和通過GaAlAs光收集層27的包括短波長波段的光束的結構。包括長波長波段和短波長波段的光束通常在InGaAs光吸收層13被吸收。
換句話說，如圖1所示，包括長波長波段例如1.55微米或1.3微米波長的光束可以通過第一防止光反射膜18和p型區(qū)域15入射，例如沿基本上垂直于n型InP襯底11的方向(在圖1中用箭頭示出)。入射光到達p型區(qū)域15和光吸收層13，從而將入射光轉換為電能。
另一方面，包括短波長波段例如0.85微米波長的光束可以通過第二防止光反射膜21入射，例如沿從基本上垂直于n型InP襯底11的方向傾斜幾十度的傾斜方向(在圖1中用箭頭示出)入射。入射光穿過GaAlAs光收集層27到達光吸收層13，從而將入射光轉換為電能。GaAlAs光收集層27的帶隙可以根據(jù)Ga和As的成分比率而變化。但是，GaAlAs光收集層27的帶隙比n型覆蓋層14的帶隙更大。例如，當與GaAlAs光收集層27的帶隙對應的波長設為0.75微米時，包括短波長波段例如0.85微米波長的光束幾乎不被光收集層27吸收，并且可以傳輸?shù)焦馕諏?3。GaAlAs光收集層27形成凸透鏡形狀。以使光收集層27可以收集入射光，并且有效地將光傳輸?shù)焦馕諏?3，從而可以獲得足夠的入射光轉化效率。
p型區(qū)域15用作窗口層，以通過包括長波長波段的光束來抑制載流子的表面重組。通過防止由于在n型InGaAs光吸收層13中產生的少數(shù)載流子的重組而引起的轉化效率的降低來保持足夠的轉化效率。
此外，當覆蓋層14或p型區(qū)域15(窗口層)很薄時，由于強電場的產生而產生暗電流增加的問題。p型區(qū)域15可以具有足夠的厚度以防止這樣的問題。pn結的結構可以與常規(guī)半導體光接收器件的結構相同，使得pn結的面積或容量幾乎不增加，從而可以獲得甚至10Gbps的傳輸速度。
p型區(qū)域15用于通過包括長波長波段的光束和包括短波長波段的光束來抑制載流子的表面重組。通過防止由于在n型InGaAs光吸收層13中產生的少數(shù)載流子的重組而引起的轉化效率的降低來獲得高轉化效率。
根據(jù)本實施例的半導體光接收器件可以通過僅僅在常規(guī)器件的結構上增加狹邊寬度約5微米的光收集層27而制成。因而，半導體光接收器件1的尺寸幾乎沒有變化，從而可以使用常規(guī)封裝襯底來安裝半導體光接收器件1。
由于包括短波長和長波長波段的光束可以分別從n型InP襯底11的主表面?zhèn)热肷?，與一束光從襯底11背面入射的情況相比，半導體光接收器件更容易制造。
GaAlAs光收集層27的右側與p型區(qū)域15不直接接觸，但是，與n型InP覆蓋層14的狹窄區(qū)域14a接觸。因而，可以抑制漏電流的產生。
下面將參照圖4說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導體光接收器件。圖4示出半導體光接收器件的橫截面圖。對于第二實施例中的每個部分，與圖1所示的第一實施例相同的部分用同樣的附圖標記表示。
第二實施例與第一實施例不同之處在于，在n型InP緩沖層12與GaAlAs光收集層27之間形成InAlAs中間層25，并且中間層25具有在緩沖層12與光收集層27的晶格常數(shù)之間的晶格常數(shù)。
如圖4所示，在GaAlAs光收集層和在n型(第一導電類型)InP襯底11上形成的n型InP緩沖層12之間形成厚度約為0.1微米的InAlAs中間層25。例如，InAlAs中間層25的晶格常數(shù)為0.575nm，在n型InP緩沖層12的晶格常數(shù)0.587nm與GaAlAs光收集層27的晶格常數(shù)0.566nm之間。
下面將說明圖4的半導體光接收器件2的制造方法。在第一實施例中圖3A的步驟之后，通過蝕刻有選擇地清除n型InP覆蓋層14和n型InGaAs光吸收層13，并且隨后如圖3B中的步驟所示，清除光阻層3 1。在此步驟之后，在n型InP覆蓋層14從襯底11的右側延伸的表面部分上形成例如SiO2掩模。將襯底11放置在MOCVD裝置中。在n型InP緩沖層12的部分表面上生長例如晶格常數(shù)為0.575nm的InAlAs中間層25，該晶格常數(shù)在n型InP緩沖層12的晶格常數(shù)0.587nm與GaAlAs光收集層27的晶格常數(shù)0.566nm之間。中間層25厚度為約0.1微米。
此外，在InAlAs中間層25上形成GaAlAs層26。GaAlAs層26具有幾乎與n型InP覆蓋層14的表面一致的表面，并且與n型InP覆蓋層14和InGaAs光吸收層13的側面接觸。將n型InP襯底11從MOCVD裝置中取出，并且清除SiO2掩模32。在此步驟之后，根據(jù)與從第一實施例圖3C開始的步驟相同的步驟完成圖4的器件。
根據(jù)第二實施例的半導體光接收器件表現(xiàn)出與上述第一實施例的優(yōu)點相似的優(yōu)點。此外，根據(jù)第二實施例的半導體光接收器件還表現(xiàn)出不同于第一實施例的優(yōu)點的其它優(yōu)點，例如，通過在n型InP緩沖層12與GaAlAs光收集層27之間插入InAlAs中間層25，使由于晶格不均勻性引起的變形減弱。
因而，可以減少GaAlAs層26的晶格缺陷，從而可以提高光收集層27的光傳輸速率，并且可以在加工GaAlAs層26以形成凸透鏡狀形狀時防止異常表面粗糙度的產生。
本發(fā)明不僅僅限于第一和第二實施例，而是包括在本發(fā)明范圍和精神內的各種改進。
在實施例中，GaAlAs基材料用于收集0.8～0.9微米短波長波段的光束，因為光束在材料中的吸收和傳輸取決于光束的波長是否比與材料的帶隙相應的波長更長或更短。例如，可以用材料InAlAs、InAlP或InGaP作為代替GaAlAs基材料的材料，以避免帶隙限制。由包括Al、Ga和In的3元素基中的至少一個和包括As、P的5元素基中至少一個組合而成可表示為AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0＝x，y，x+y，z＝1)的化合物可以用于光收集層27。
在第二實施例中，為了獲得晶格的均勻性，示出了一種代表性的方法，該方法在GaAlAs光收集層27和n型InP緩沖層12之間提供中間層25。中間層25的晶格常數(shù)在光收集層27和緩沖層12的晶格常數(shù)之間。代替提供中間層25，化合物的組合比，例如3元素基的組合比可以逐漸地變化，以在圖3B的步驟中以MOCVD生長光收集層26。通過改變組合比，晶格常數(shù)間隙可以在光收集層27和緩沖層12之間有效地減弱。例如，GaAlAs層可以從GaAs的生長開始，在MOCVD中增加Al的量并且減少Ga的量而形成。
在這種情況下，光收集層襯底側的部分的晶格常數(shù)可以與光吸收層其它部分的晶格常數(shù)不同，并且可以在其它部分的晶格常數(shù)和襯底(或形成在襯底上的緩沖層12)的晶格常數(shù)之間。GaAlAs光收集層27或InAlAs中間層25可以包含提供n導電類型的雜質。可以在光收集層的至少部分表面形成凸起曲面，以收集光束。
在實施例中，在InP緩沖層、光吸收層13和覆蓋層14形成在n型InP襯底11的上表面之后，生長傳輸短波長波段的光束的光收集層27。通過有選擇地蝕刻來清除層13和14。代替采用這種步驟，可以在掩模例如SiO2存在時，在n型InP襯底上有選擇地生長緩沖層、光吸收層和覆蓋層，并且此后清除掩模，在掩模例如SiO2存在于覆蓋層上時，有選擇地生長中間層和光收集層。
此外，在上述方法中，緩沖層可以形成在襯底的整個表面上，并且在掩模例如SiO2存在時，只有光吸收層和覆蓋層可以有選擇地生長在緩沖層上。
上述實施例示出采用1.55微米或1.3微米的長波長波段和0.85微米的短波長波段的光束的情形。與根據(jù)這些實施例的半導體光接收器件相同的原理還可以應用于對如0.78微米或0.65微米的短波長波段具有靈敏度的半導體光接收器件。入射光可以是同時包括短波長和長波長波段的一束光束和分別具有短波長和長波長波段的兩束光束。即使當本發(fā)明應用于雪崩光電二極管時，也可以獲得與光電二極管的優(yōu)點相同的優(yōu)點。即使當每個入射光束同時包括短波長和長波長波段時，根據(jù)這些實施例的半導體光接收器件也可以工作。入射光束可以是同一光束。
本發(fā)明的實施例可以提供一種半導體光接收器件和器件的制造方法，該器件能夠接收包括長波長波段至短波長波段的光束、抑制暗電流并且表現(xiàn)出足夠的接收靈敏度。
權利要求
1.一種半導體光接收器件，包括一個半導體襯底；一個第一導電類型的光吸收層，其在半導體襯底的半導體表面區(qū)域上形成，該光吸收層吸收包括第一波長波段的光束和包括具有比第一波長波段的波長更短的波長的第二波長波段的光束；一個第一導電類型的覆蓋層(cap layer)，其在光吸收層上形成；一個第二導電類型區(qū)域，其在覆蓋層上形成來傳輸包括第二波長波段的光束；和一個光收集層，其形成于與覆蓋層和光吸收層相鄰的半導體表面上，該光收集層的至少一部分表面具有帶曲率的凸起形狀，以將包括第二波長波段的光束傳輸和收集到光吸收層。
2.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，第一導電類型的覆蓋層的一部分位于第二導電類型區(qū)域和光收集層之間。
3.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，第二導電類型區(qū)域延伸到光吸收層。
4.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，覆蓋層為InP層，并且光吸收層為InGaAs層。
5.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，光吸收層的帶隙大于覆蓋層的帶隙。
6.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，光收集層為表示為AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0＝x，y，x+y，z＝1)的化合物。
7.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，在半導體表面區(qū)域與光收集層之間形成中間層，該中間層具有介于半導體表面區(qū)域晶格常數(shù)和光收集層晶格常數(shù)之間的晶格常數(shù)。
8.如權利要求1所述的半導體光接收器件，其中，光收集層包括鄰接半導體表面區(qū)域的第一部分和遠離半導體表面的第二部分，該第一部分的晶格常數(shù)介于半導體表面區(qū)域晶格常數(shù)和光收集層第二部分晶格常數(shù)之間。
9.一種制造半導體光接收器件的方法，包括在半導體襯底的半導體表面區(qū)域上形成一個第一導電類型的光吸收層，該光吸收層吸收包括第一波長波段的光束和包括具有比第一波長波段的波長更短的波長的第二波長波段的光束；在光吸收層上形成第一導電類型的覆蓋層；在半導體襯底表面與覆蓋層和光吸收層相鄰的區(qū)域上形成半導體層，該半導體層傳輸包括第二波長波段的光束；通過將產生第二導電類型的雜質引入覆蓋層，在覆蓋層中形成第二導電類型的區(qū)域；通過加工半導體層形成光收集層，該光收集層的至少一部分表面具有帶曲率的凸起形狀，以將包括第二波長波段的光束傳輸和收集到光吸收層。
10.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，還包括在第二導電類型區(qū)域上形成第一防止光反射膜；形成與第二導電類型區(qū)域相連接的第一電極；在與形成第一電極的襯底的另一主表面區(qū)域相對的襯底主表面上形成第二電極；和在光收集層上形成第二防止光反射膜。
11.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，形成第二導電類型區(qū)域，使得第一導電類型的頂層區(qū)域位于第二導電類型區(qū)域和光收集層之間。
12.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，形成延伸到光吸收層的第二導電類型區(qū)域。
13.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，覆蓋層為InP層，并且光吸收層為InGaAs層。
14.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，形成光吸收層和覆蓋層，使得光吸收層的帶隙大于覆蓋層的帶隙。
15.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，光收集層為表示為AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0＝x，y，x+y，z＝1)的化合物。
16.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，還包括在形成半導體層之前，在半導體表面區(qū)域上形成中間層，該中間層具有介于半導體表面區(qū)域晶格常數(shù)和光收集層晶格常數(shù)之間的晶格常數(shù)。
17.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，通過改變要形成的化合物的成分比率而形成半導體層，使得半導體層包括鄰接半導體表面區(qū)域的第一部分和遠離半導體表面的第二部分，該第一部分的晶格常數(shù)介于半導體表面區(qū)域晶格常數(shù)和半導體層第二部分晶格常數(shù)之間。
18.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，在半導體表面區(qū)域的整個表面形成用于形成光吸收層和覆蓋層的各層之后，通過有選擇地蝕刻這些層來形成光吸收層和覆蓋層。
19.如權利要求9所述的制造半導體光接收器件的方法，其中，在半導體表面區(qū)域上有選擇地生長光吸收層和覆蓋層。
全文摘要
公開了一種半導體光接收器件，該器件能夠接收第一波長波段的光束和第二波長波段的光束，第二波長波段的光束具有比第一波長波段的光束更短的波長。該器件具有在半導體襯底的半導體表面區(qū)域上形成的第一導電類型的光吸收層，光吸收層吸收第一和第二波長波段的光束。第一導電類型的頂層形成在光吸收層上。在覆蓋層中，形成傳輸?shù)诙ㄩL波段的光束的第二導電類型的區(qū)域。光收集層形成在半導體表面區(qū)域上并且與覆蓋層和光吸收層相鄰。光收集層具有凸起形狀，該凸起形狀具有曲率，以收集第二波長波段的光束。
文檔編號H01L27/14GK1538533SQ20041003438
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月15日 優(yōu)先權日2003年4月15日
發(fā)明者須原基 申請人:株式會社東芝